Состояние дел в области переработки солнечных модулей
В последние годы развитие солнечной энергетики ускорилось по сравнению с прогнозами начала 2010-х годов. Это означает, что потоки отходов от фотоэлектрических систем также будут увеличиваться более высокими темпами, чем ожидалось. О состоянии дел с управлением этими отходами рассказывается в новом докладе IEA PVPS (программа по фотоэлектрическим системам Международного энергетического агентства) «Status of PV Module Recycling».
Хотя объем фотоэлектрических модулей с истекшим сроком службы все еще невелик, в странах и регионах, где действуют правила, касающиеся утилизации модулей по окончании срока службы, уже реализуются соответствующие меры по переработке.
«Тем не менее, нынешние незначительные объемы, ограниченные доступные технологии переработки, проблемы с логистикой и неразвитые рынки для восстановленных материалов приводят к высокой стоимости и низкой прибыльности вторичной переработки фотоэлектрических модулей во всем мире», — говорится в отчете.
Ожидается, что ситуация улучшится благодаря внедрению правил в большем количестве стран и инвестициям в исследования и разработки в области переработки фотоэлектрических элементов.
Переработка фотоэлектрических модулей является обязательной в Европе с 2012 года в соответствии с директивой об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE). Директива требует, чтобы все производители фотоэлектрических модулей на рынке ЕС либо использовали свои собственные схемы возврата и переработки, либо присоединялись к централизованным программам. Все государства-члены ЕС приняли WEEE в качестве национального законодательства. Согласно статистике Евростата, в 2018 году в 12 европейских странах было собрано 13951 тонн отходов фотоэлектрических модулей.
В 2018 году Германия собрала 7865 тонн фотоэлектрических модулей. Из них 6896 тонн были переработаны и подготовлены к повторному использованию.
Приёмка, переработка и повторное использование старых фотоэлектрических модулей в Германии организуются специализированными поставщиками услуг, такими как PV CYCLE или take-e-way GmbH, которые обеспечивают администрирование, приёмку и переработку модулей.
Переработкой фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния (c-Si) в основном занимаются компании по переработке стекла, такие как Reiling Unternehmensgruppe. Специальная линия по переработке фотоэлектрических модулей на основе теллурида кадмия (CdTe) эксплуатируется компанией First Solar во Франкфурте-на-Одере.
Во Франции в 2019 году было собрано 4905 тонн фотоэлектрических отходов, что в тринадцать раз больше, чем в 2015 году, когда этот показатель составлял 366 тонн. Согласно отчету, некоммерческая экологическая организация Soren обладает монополией на управление отходами фотоэлектрических модулей в стране, управляя как их сбором, так и переработкой посредством частных тендеров. В феврале 2021 года компания объявила новый тендер на строительство трех новых предприятий по переработке фотоэлектрических материалов во Франции. Согласно отчету, один начал работу в 2021 году, а два других начнут деятельность в 2022 году.
В 2019 году в Испании было собрано 226 тонн фотоэлектрических отходов. Согласно отчету, их переработка все еще находится на «очень ранней стадии». Производители обязаны принять необходимые меры по обращению с отходами и должны нести расходы по процессу, а также зарегистрировать продукцию в национальном реестре производителей электрического и электронного оборудования (RII_AEE).
В 2018 году в Италии было собрано 1350 тонн фотоэлектрических модулей. Итальянская компания по энергетическим услугам GSE (Gestore dei Servizi Energetici SpA) определяет инструкции по их утилизации.
Старые фотоэлектрические модули должны быть отправлены в национальный центр сбора (в Италии их более 4 000), либо переданы дистрибьютору/установщику, у которого были приобретены модули (для частных клиентов).
Профессиональные участники рынка должны направлять использованные модули в организации, уполномоченные управлять электронными отходами, либо на авторизованные заводы по переработке, либо в национальную систему сбора отходов.
Различные штаты США ввели правила, стимулирующие расширение промышленных мощностей по переработке фотоэлектрических модулей. Сообщается, что Вашингтон был первым штатом, который ввел правила возврата модулей производителям без дополнительных затрат для владельцев фотоэлектрических систем. В начале 2021 года в Калифорнии были приняты правила классификации фотоэлектрических модулей с истекшим сроком службы как универсальных отходов, чтобы снизить затраты и тем самым стимулировать местную промышленность по переработке фотоэлектрических модулей. Северная Каролина рассматривает возможность последовать этому примеру. Политика обращения с фотоэлектрическими отходами также рассматривается в Иллинойсе, Гавайях, Аризоне, Северной Каролине и Нью-Джерси.
«Несмотря на нормативные изменения на уровне штатов, в США нет федеральных норм, специально предназначенных для регулирования обращения с фотоэлектрическими отходами. Фотоэлектрические отходы регулируются Законом о сохранении и восстановлении ресурсов, который не содержит каких-либо конкретных нормативных требований в отношении солнечных модулей», — говорится в отчете.
Согласно отчету, First Solar владеет мощностями по переработке 150 метрических тонн в день своих тонкопленочных фотоэлектрических модулей CdTe в США. В стране также наблюдается увеличение числа компаний, занимающихся переработкой фотоэлектрических панелей из кристаллического кремния.
«Потенциальные экономические и экологические выгоды от устойчивого обращения с фотоэлектрическими отходами мотивировали выделение средств на исследования и разработки для ускорения масштабирования стартапов, ориентированных на переработку кремниевых фотоэлектрических отходов», — говорится в отчете.
В Китае пока нет какой-либо конкретной политики или правил по переработке фотоэлектрических модулей, а также отсутствует необходимая производственная цепочка по переработке. Однако недавно было реализовано несколько научно-исследовательских проектов по переработке фотоэлектрических модулей, в том числе в 2022 году создан Китайский центр по переработке.
В Австралии только штат Виктория имеет обязательные правила утилизации фотоэлектрических модулей. Штат принял закон, запрещающий вывоз на свалки всех электронных отходов, включая фотоэлектрические модули, инверторы и аккумуляторы. В стране планируется ввести расширенную ответственность производителей в июне 2023 года.
Япония в настоящее время включает фотоэлектрические отходы в общую нормативно-правовую базу по обращению с отходами, конкретные правила утилизации фотоэлектрических модулей с истекшим сроком службы отсутствуют. Однако в стране опубликованы рекомендации по надлежащему обращению с солнечными панелями по окончании их срока службы.
В Южной Корее также отсутствует обязательная политика в области утилизации фотоэлектрических отходов, однако в 2023 году будет введена расширенная ответственность производителей. Согласно прогнозам Корейского института окружающей среды, в 2023 году в стране может появиться 9665 тонн фотоэлектрических отходов, а в 2040 году — до 112564 тонн.
В 2016 году была опубликована совместная работа IRENA (Международного агентства возобновляемой энергетики) и МЭА (Международного энергетического агентства) «End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels», в которой подробно описываются технологии и стратегии утилизации фотоэлектрических модулей.
В работе показано, что к 2030 году в мире образуется 1,7-8 млн тонн отходов фотовольтаки (накопленным итогом) в зависимости от рассмотренных сценариев (regular loss – использование модулей в течение 30-летнего срока службы, early loss – раннее окончание рока службы по разным причинам, например, замена морально устаревшего оборудования на более современное). Такое количество «солнечного мусора» соответствует 3-16% сегодняшнего годового объема электронных отходов. К 2050 объемы (накопленным итогом) солнечных панелей, отслуживших свой срок, вырастут значительно – до 60-78 млн тонн.
Сегодня в мире реализуется множество проектов по переработке солнечных панелей и использованию вторичных материалов.
В текущем году немецким исследовательским Институтом солнечных энергетических систем (Fraunhofer ISE) изготовлен солнечный элемент из 100% вторичного сырья с эффективностью 19,7%.